电磁超材料结构因其表现出传统材料难以实现的电磁特性，在现代通信电子技术领域一直备受关注。随着对其研究的不断深入，相关的理论与应用成果越来越多，逐渐形成了各类分支，如光子晶体、左手材料、复合左/右手传输线、人工磁导体、电磁带隙结构以及吸波材料层等。其中吸波材料层广泛应用于军事隐形和反隐形、对抗和反对抗、人体安全防护、通讯及导航系统的抗电磁干扰、以及电磁兼容等许多方面。一般以薄（厚度），宽（有效频带），轻（质量），强（机械强度）等几个指标来衡量吸波材料层的优劣。　　本文首先描述了电磁超材料结构的研究背景和现状，以及吸波材料结构近期研究进展与研究成果，并分析了吸波材料层的实现条件和设计原理。最后依据电磁超材料的结构特性，提出一种新型的宽带吸波材料层；该结构在吸波效率（A=1-|S11|2-|S21|2）>90％的条件下，工作频带覆盖了1.96GHz至7.44GHz，相对带宽达到了116.6%，具有良好的极化稳定性和宽入射角度，整体剖面仅为0.21λ0（其中λ0为中心频率在自由空间的波长）。论文对该结构的阻抗、介质损耗、等效电路、反射相位及各项参数进行数值仿真分析，阐述了该吸波材料层的吸波机理；并测试验证了吸波材料层具有明显的RCS减缩效果，表明了其在电磁隐身方面具有一定的应用价值。　　论文还将超材料媒质应用于透镜天线的设计。通过结合电磁超材料结构的相位特性及透镜天线的基本理论，利用光学理论中相位补偿原理设计并实测了一种 K波段宽带线极化平面透镜天线；并从焦径比、初始相位和馈源角度等几个方面对平面透镜进行分析研究，总结出平面透镜天线的设计经验。　　最后，结合电磁理论和透镜设计方法的经验，设计并测试了一款毫米波宽带圆极化平面透镜天线，实现了14.3%的3dB轴比带宽，9.3%的1dB增益带宽，最高增益达到了22dBi。